带两个电动机/发电机的三模式混合动力系的制作方法

专利名称：带两个电动机/发电机的三模式混合动力系的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有两个电动机/发电机的混合机电动力系。
背景技术：
车辆混合动力系一般用多个动力源产生输出，例如传统的发动机联合并入在变速 器中的一个或多个电动机/发电机。采用带两个电动机/发电机的变速器的混合动力系可 这样布置以使得可以不依赖车速和所需加速度而选择发动机的转矩和转速。因而，与单个 电动机/发电机的混合动力相比，两个电动机/发电机的混合动力系可提供改进的整车效率。利用其变速器经由来自发动机和(一个或多个)电动机/发电机的各自转矩贡献来 提供给车辆提供动力的另外的、备选的方式或模式的混合动力被称为多模式混合动力。在 这种布置中，通常采用可选择的传递转矩的离合器和制动器来改变通过变速器(一个或多 个)齿轮组的转矩路径，以便改变各独立动力源关于输出的机械效益。对于车辆的现有速度 和所需加速度而言，这种布置改善了动力源的转矩和转速的匹配。例如，下面的情况可能是 所需的为高转矩、低速运行(例如，在从静止起动车辆的过程中)提供一个模式，为高速、低 转矩运行提供一个或多个另外的模式。

发明内容
提供了一种可与用于起动和推进车辆的多个动力源相连的混合动力机电变速器， 其包括输出构件和静止构件。变速器还包括第一行星齿轮组，和复合行星齿轮布置。第一行 星齿轮组具有第一、第二和第三节点，复合行星齿轮布置具有第四、第五、第六和第七节点。 动力源包括第一电动机/发电机、第二电动机/发电机和发动机。发动机、第一电动机/发 电机和第二电动机/发电机均与第一行星齿轮组操作地相连。输出构件和第二电动机/发 电机均与复合行星齿轮布置操作地相连。如此构造，变速器提供了三个传动比或模式。变 速器提供了用于起动车辆的低传动比。变速器还提供了用于以较高速度推进车辆的直接传 动传动比和超速传动传动比。复合行星齿轮布置可包括第二和第三行星齿轮组。因而，第一节点可以是第一行 星齿轮组的齿圈构件，第二节点可以是第一行星齿轮组的支架构件，第三节点可以是第一 行星齿轮组的太阳轮构件。此外，第四节点可以是第二行星齿轮组的齿圈构件，第五节点可 以是与第三行星齿轮组的太阳轮构件固定连接的第二行星齿轮组的支架构件，第六节点可 以是第三行星齿轮组的齿圈构件，第七节点可以是与第三行星齿轮组的支架构件固定连接 的第二行星齿轮组的太阳轮构件。发动机可操作地连接至第一节点。此外，第一电动机/发电机可操作地连接至第 三节点，第二电动机/发电机可操作地连接至第二和第七节点。因此，输出构件随后操作地 连接至第五节点。变速器可包括第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和第三转矩传递装置。在这种构造中，第一转矩传递装置是可接合的以将第四节点固接到静止构件。第二转矩传递装 置是可接合的以将第四、第五、第六和第七节点中的任一个锁定到第四、第五、第六和第七 节点中的任意另一个。第三转矩传递装置是可接合的以将第六节点接到静止构件。如披露的，通过接合第一转矩传递装置并使第二和第三转矩传递装置脱离，变速 器可提供减速传动模式。另外，通过接合第二转矩传递装置并使第一和第三转矩传递装置 脱离，变速器可提供直接传动模式。此外，通过接合第三转矩传递装置并使第一和第二转矩 传递装置脱离，变速器可提供超速传动模式。第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和第三转矩传递装置中的任一个均可以具 有沿两个方向传递转矩的能力并且被构造为可选地接合的离合器或制动器。变速器可进一步包括第四转矩传递装置。在这种情况下，第四转矩传递装置是可 接合的以将发动机接到静止构件。第四转矩传递装置的这种接合允许变速器在减速传动、 直接传动和超速传动模式中经由第一和第二电动机/发电机中的至少一个提供增强的“纯 电”操作，即，没有发动机的帮助。第四转矩传递装置可以被构造为牙嵌式离合器、片式离 合器或带式制动器。第四转矩传递装置也可以被构造为被动式单向离合器，但在这种情况 下变速器将仅仅沿前进方向提供增强的纯电动起动能力。在没有第四转矩传递装置的情况 下，纯电动操作仍是可能的，但大约局限于第二电动机/发电机的转矩和动力能力。在变速器中，发动机和电动机/发电机与第一行星齿轮组和与复合行星齿轮布置 的各自的操作连接可有助于用于起动和推进车辆的发动机和电动机/发电机的转速和转 矩的受控选择。本发明提供以下技术方案。方案1. 一种可与用于起动和推进车辆的多个动力源相连的混合动力机电变速 器，包括
输出构件； 静止构件；
具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组；和
具有第四、第五、第六和第七节点的复合行星齿轮布置；
所述动力源包括
第一电动机/发电机；
第二电动机/发电机；以及
发动机；
其中
所述发动机、所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机均与所述第一行星 齿轮组操作地相连，所述输出构件和所述第二电动机/发电机均与所述复合行星齿轮布置 操作地相连，以使得所述变速器提供用于起动所述车辆的减速传动模式，和用于以较高速 度推进所述车辆的直接传动模式和超速传动模式。方案2.如方案1所述的变速器，其中
所述复合行星齿轮布置包括第二和第三行星齿轮组；
所述第一节点是所述第一行星齿轮组的齿圈构件，所述第二节点是所述第一行星齿轮 组的支架构件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的太阳轮构件；和所述第四节点是所述第二行星齿轮组的齿圈构件，所述第五节点是与所述第三行星齿 轮组的太阳轮构件固定连接的所述第二行星齿轮组的支架构件，所述第六节点是所述第三 行星齿轮组的齿圈构件，所述第七节点是与所述第三行星齿轮组的支架构件固定连接的所 述第二行星齿轮组的太阳轮构件。方案3.如方案1所述的变速器，其中 所述发动机操作地连接至所述第一节点；
所述第一电动机/发电机操作地连接至所述第三节点； 所述第二电动机/发电机操作地连接至所述第二节点和所述第七节点；和 所述输出构件操作地连接至所述第六节点。方案4.如方案3所述的变速器，还包括
第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和第三转矩传递装置； 其中
所述第一转矩传递装置是可接合的以将所述第四节点接到所述静止构件； 所述第二转矩传递装置是可接合的以将所述第四、所述第五、所述第六和所述第七节 点中的任一个锁定到所述第四、所述第五、所述第六和所述第七节点中的任意另一个； 所述第三转矩传递装置是可接合的以将所述第六节点接到所述静止构件。方案5.如方案4所述的变速器，其中接合所述第一转矩传递装置并使所述第二 和所述第三转矩传递装置脱离以提供所述减速传动模式。方案6.如方案4所述的变速器，其中接合所述第二转矩传递装置并使所述第一 和所述第三转矩传递装置脱离以提供所述直接传动模式。方案7.如方案4所述的变速器，其中接合所述第三转矩传递装置并使所述第一 和所述第二转矩传递装置脱离以提供所述超速传动模式。方案8.如方案4所述的变速器，其中所述第一转矩传递装置、所述第二转矩传递 装置和所述第三转矩传递装置中的任一个都是能沿两个方向传递转矩的选择性地接合的 离合器和选择性地接合的制动器之一。方案9.如方案4所述的变速器，还包括第四转矩传递装置，其中所述第四转矩传 递装置是可接合的以将所述发动机接到所述静止构件，以使得所述变速器在没有所述发动 机的帮助的情况下经由所述第一和所述第二电动机/发电机中的至少一个提供所述减速 传动、所述直接传动和所述超速传动模式。方案10.如方案9所述的变速器，其中所述第四转矩传递装置是牙嵌式离合器。方案11.如方案1所述的变速器，其中所述发动机和所述第一和第二电动机/发 电机与所述第一行星齿轮组和所述复合行星齿轮布置的各自的操作连接有助于用于起动 和推进所述车辆的所述发动机和所述电动机/发电机的转速和转矩的受控选择。方案12. —种用于起动和推进车辆的混合动力系，包括 发动机；
第一电动机/发电机和第二电动机/发电机； 电动可变变速器，其具有 输出构件； 静止构件；和具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组，和具有第四、第五、第六和第七节点的 复合行星齿轮布置；和
第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和第三转矩传递装置，其中所述第一转矩传递 装置是可接合的以将所述第四节点接到所述静止构件，所述第二转矩传递装置是可接合的 以将所述第四、所述第五、所述第六和所述第七节点中的任一个锁定到所述第四、所述第 五、所述第六和所述第七节点中的任意另一个，所述第三转矩传递装置是可接合的以将所 述第六节点接到所述静止构件； 其中
所述发动机操作地连接至所述第一节点，所述第一电动机/发电机操作地连接至所 述第三节点，所述第二电动机/发电机操作地连接至所述第二和所述第七节点，所述输出 构件操作地连接至所述第五节点，以使得所述动力系包括用于起动所述车辆的减速传动模 式、用于以较高速度推进所述车辆的直接传动模式和超速传动模式。方案13.如方案12所述的混合动力系，其中 所述复合行星齿轮布置包括第二和第三行星齿轮组；
所述第一节点是所述第一行星齿轮组的齿圈构件，所述第二节点是所述第一行星齿轮 组的支架构件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的太阳轮构件；和
所述第四节点是所述第二行星齿轮组的齿圈构件，所述第五节点是与所述第三行星齿 轮组的太阳轮构件固定连接的所述第二行星齿轮组的支架构件，所述第六节点是所述第三 行星齿轮组的齿圈构件，所述第七节点是与所述第三行星齿轮组的支架构件固定连接的所 述第二行星齿轮组的太阳轮构件。方案14.如方案12所述的混合动力系，其中接合所述第一转矩传递装置并使所 述第二和所述第三转矩传递装置脱离以提供所述减速传动模式。方案15.如方案12所述的混合动力系，其中接合所述第二转矩传递装置并使所 述第一和所述第三转矩传递装置脱离以提供所述直接传动模式。方案16.如方案12所述的混合动力系，其中接合所述第三转矩传递装置并使所 述第一和所述第二转矩传递装置脱离以提供所述超速传动模式。方案17.如方案12所述的混合动力系，其中所述第一转矩传递装置、所述第二转 矩传递装置和所述第三转矩传递装置中的任一个都是能沿两个方向传递转矩的选择性地 接合的离合器和选择性地接合的制动器之一。方案18.如方案12所述的混合动力系，还包括第四转矩传递装置，其中所述第四 转矩传递装置是可接合的以将所述发动机接到所述静止构件，以使得所述变速器在没有所 述发动机的帮助的情况下经由所述第一和所述第二电动机/发电机中的至少一个提供所 述减速传动、所述直接传动和所述超速传动模式。方案19.如方案18所述的混合动力系，其中所述第四转矩传递装置是牙嵌式离器。方案20.如方案12所述的混合动力系，其中所述发动机和所述第一和所述第二 电动机/发电机与所述第一行星齿轮组和所述复合行星齿轮布置的各自的操作连接有助 于用于起动和推进所述车辆的所述发动机和所述电动机/发电机的转速和转矩的受控选 择。
结合附图，从本发明的最佳实施方式的详细描述中容易清楚本发明的上述特征和 优点及其他特征和优点。


图1是在混合动力系中采用的电动可变变速器的示意性杠杆图。图2是具有可选的使发动机固接的转矩传递装置的电动可变变速器的示意性杠 杆图。图3是采用与图1的杠杆图对应的三个行星齿轮组的动力系的示意性符号图。图4是根据一个实施例采用与图1的杠杆图对应的两个行星齿轮组的动力系的示 意性符号图。图5是根据另一个实施例采用与图1的杠杆图对应的两个行星齿轮组的动力系的 示意性符号图。
具体实施例方式参考附图，其中同样的附图标记表示同样的部件，图1表示混合动力系10。混合动 力系10包括多个动力源，多个动力源包括内燃机12、第一电动机/发电机14和第二电动 机/发电机16，它们都连接至总体由附图标记18表示的“电动可变变速器”(EVT)。如本 领域技术人员已知的，“电动可变变速器”构成与发动机12、第一电动机/发电机14和第二 电动机/发电机16中的每一个操作地相连的变速器行星齿轮系。将发动机和两个电动机 /发电机各自的转矩引导至行星齿轮系的不同构件允许动力源之一帮助或平衡其他两者中 任意一个的操作。因而，操作地连接至EVT 18的一个发动机12和两个电动机/发电机14 和16的组合允许发动机和电动机/发电机的转速和转矩被独立地控制和选择以便更有效 地给对象车辆提供动力。此外，与其他系统相比，将在下面更详细描述的混合动力系10的 连接可以允许来自第一和第二电动机/发电机组合的转矩需求的整体降低，同时提供可接 受的车辆性能。EVT 18包括与在图1的杠杆图中示出的复合行星齿轮布置相连的行星齿轮组。杠 杆图是机械装置如自动变速器的部件的示意图。每个单独的杠杆代表一行星齿轮组或一外 部齿轮组。在行星齿轮组杠杆中，行星齿轮的三个基本机械部件均由节点代表。因而，单个 行星齿轮组杠杆包含三个节点一个代表太阳轮构件，一个代表行星齿轮支架构件，一个代 表齿圈构件。每个行星齿轮组杠杆的节点之间的相对长度可以用来代表每个相应的齿轮组 的齿圈-太阳轮比。这些杠杆比又用来改变变速器的传动比以便实现合适的比和比级数。 不同行星齿轮组的节点之间的机械联结或互相连接由细的水平线表示，转矩传递装置如离 合器和制动器被表示为交叉的手指。如果装置是制动器，则一组手指被固接。杠杆图的格 式、目的和用途的进一步说明可以在作者为Benford，Howard和Leising，Maurice的SAE Paper 810102,"The Lever Analogy:A New Tool in Transmission Analysis，，，1981 中找 到，其以引用方式被全部并入于此。杠杆或第一行星齿轮组20分别包括第一、第二和第三节点A、B和C。节点A、B和 C代表第一行星齿轮组20的第一、第二和第三构件，优选地代表齿圈构件、支架构件和太阳 轮构件，尽管不必以该顺序表示。EVT 18还包括复合行星齿轮布置，其包括第二行星齿轮组22和第三行星齿轮组23。第二行星齿轮组22和第三行星齿轮组23这样连接以使得最终 得到的结构产生四节点的杠杆，并且分别包括第四、第五、第六和第七节点D、E、F和G。一般地，通过在一个行星齿轮组的构件和另一个行星齿轮组的构件之间提供两 个单独的固定连接，即配对，来建立四节点的杠杆，所述固定连接在某些情况下包括小齿 轮-至-小齿轮、或“长-小齿轮”连接。这些连接将(围绕公共中心轴)独立转动的惯量的 最大数量从六减小到四，或在具有长-小齿轮的布置中减小到五，并且将总自由度从四减 小到二。受到这样的约束，复合行星齿轮布置按照转速的顺序提供了第一、第二、第三和第 四节点。图3示出了一种类型的四节点杠杆，其包括一对传统的行星齿轮组150和160，每 个齿轮组具有单组或两组小齿轮，但在两个齿轮组之间没有共用的小齿轮。示出的行星齿 轮组150具有齿圈构件152、太阳轮构件IM和支架构件156。示出的行星齿轮组160具有 齿圈构件162、太阳轮构件164和支架构件166。在这种情况下，两个固定连接均可以位于 第一齿轮组的齿圈构件、支架构件或太阳轮构件中的任一个和第二齿轮组的齿圈构件、支 架构件或太阳轮构件中的任一个之间。由所谓的“长-小齿轮”复合齿轮组提供另一种类型的四节点杠杆，其在两个齿轮 组各自的行星支架构件之间提供固定连接。如图4和图5中所示，这种长-小齿轮可以是 阶梯状的，即，具有不同直径的两个相反端。如果小齿轮不是阶梯状的，那么，为了提供第四 节点，将采用至少一组另外的惰轮小齿轮来区分相应的太阳轮构件和/或相应的齿圈构件 的转速。如本领域技术人员了解的，且如前述例子所阐明的，各种复合行星齿轮布置可构造 成提供四节点杠杆，因此落入图1的杠杆图的范围内。发动机12、第一电动机/发电机14和第二电动机/发电机16经由各自的输入构 件操作地连接至EVT 18，从而供应用于驱动车辆的转矩。输入构件包括用作输入构件M的 发动机12的输出轴、用作输入构件沈的第二电动机/发电机16的转子和用作输入构件观 的第一电动机/发电机14的转子。输入构件M构造成将发动机转矩提供给EVT 18。输入 构件沈和输入构件观均构造成将转矩分别从第二电动机/发电机和从第一电动机/发电 机提供给EVT 18。如所示的，第一节点A连续地连接至输入构件对，第二节点B连续地连接至输入构 件沈，第三节点C连续地连接至输入构件观。虽然如所示的，发动机12、第二电动机/发电 机16和第一电动机/发电机14分别连接至节点A、B和C，但与节点A、B和C的连接不必 一定按照转速的顺序。然而，在第一行星齿轮组处的发动机12的连接可以仅仅在未连续地 连接至复合行星齿轮组的节点处。第一互连构件30使第二节点B与第七节点G连续地互连。第四节点D经由第一 转矩传递装置34与EVT 18的静止构件或壳体32可选地相连，从而将第四节点固接。在示 例性实施例中，第四节点D经由第二转矩传递装置35通过第二互连构件33与第六节点F 可选地相连，尽管在四节点杠杆的任意两个不同节点之间的可选连接将实现基本上相同的 任务，即，使所有四个节点的速度同步。第六节点F经由第三转矩传递装置36与静止构件32可选地相连，从而将第四节 点固接。如本领域技术人员所了解的，第一、第二和第三转矩传递装置34、35和36可以构 造为可选地或自动地可接合，并且能沿两个方向传递转矩。能沿两个方向传递转矩的转矩传递装置的众所周知的例子是摩擦片式离合器、带式制动器和牙嵌式离合器。第五节点E 与输出构件38连续地相连，输出构件38提供用于起动和推进车辆的输出转矩。如本领域技术人员所了解的，动力系10另外具有电能存储装置(未示出)，如一个 或多个电池。动力系10还包括控制器或ECU (未示出)。控制器操作地连接至电能存储装 置和电动机/发电机14和16，以控制电能在它们之间的分配。图2示出了采用EVT 18A的动力系IOA0除了具有第四转矩传递装置37之外，动 力系IOA与图1中所示的动力系10在所有方面都相同，其中所有相同的构件具有相应的附 图标记。第四转矩传递装置37优选地能沿两个方向传递转矩，并且是可接合的以使节点A 固接。当接合时，第四转矩传递装置37允许两个电动机/发电机14和16在任何排档状态 中(前进档和倒档中)都在它们转矩能力的全力范围内参与纯电动推进。这允许在初始加速 度粗略地等于节气门全开的开动发动机的起动的情况下起动车辆。在图1中示出的动力系10的第一电动变速模式是在第二电动机/发电机16和输 出构件38之间通过接合第一转矩传递装置34且使第二和第三转矩传递装置35和36脱离 而建立的减速传动连接。减速传动模式在输入构件26和输出构件38之间提供了有利的低 传动比，即大于1 :1，其例如可以用来充分地起动车辆。第二电动变速模式是在第二电动机/发电机16和输出构件38之间通过接合第二 转矩传递装置35且使第一和第三转矩传递装置34和36脱离而建立的直接传动连接。直 接传动模式在输入构件26和输出构件38之间提供1 :1的传动比，从而允许通过发动机12 和/或电动机/发电机14和16产生的转矩以维持较高的车速。图1的动力系10还包括第三电动变速模式，其在第二电动机/发电机16和输出 构件38之间提供超速传动连接，即，超速传动模式。超速传动模式通过接合第三转矩传递 装置36且使第一和第二转矩传递装置34和35脱离而建立。超速传动模式在输入构件沈 和输出构件38之间提供小于1 :1的传动比，从而允许电动机/发电机14和16和/或发动 机12以较低转速运行，同时维持较高的车速。图3示出了具有EVT 118的动力系110。动力系110是图1中所示的动力系10的 具体实施例。EVT 118由示意性的符号图表示，该符号图示出了与图1的杠杆图对应且由图 1的杠杆图反映的具体行星齿轮组连接。EVT 118使用三个传统的“简单”行星齿轮组，即 每个行星齿轮组具有三个构件，通过在三个行星齿轮组中的两个之间建立四节点杠杆，该 三个行星齿轮组被连接以提供七个节点。虽然示出了具体的动力系110，但应该理解特定实 施例在本质上仅仅是示例性的，在图1的杠杆图范围内的其他动力系布置也是可预期的。EVT 118利用了三个差速齿轮组，优选地为第一行星齿轮组140、第二行星齿轮组 150和第三行星齿轮组160。第一行星齿轮组140使用齿圈构件142，齿圈构件142围绕太 阳轮构件144。支架构件146可旋转地支撑多个小齿轮，所述多个小齿轮啮合地接合齿圈构 件142和太阳轮构件144。第一电动机/发电机14连续地连接至太阳轮构件144。发动机 12连续地连接至齿圈构件142。第二行星齿轮组150使用齿圈构件152，齿圈构件152围绕太阳轮构件154。支架 构件156可旋转地支撑多个小齿轮，所述多个小齿轮啮合地接合齿圈构件152和太阳轮构 件154。第三行星齿轮组160使用齿圈构件162、太阳轮构件164和支架构件166。支架构 件166可旋转地支撑多个小齿轮，所述多个小齿轮啮合地接合齿圈构件162和太阳轮构件164。太阳轮构件巧4经由互连构件130连续地连接，即，固定，至支架构件146。太阳轮 构件164经由互连构件157连续地连接，即，固定，至支架构件156，而支架构件156连续地 连接至输出构件38。第二电动机/发电机16经由输入构件沈与太阳轮构件IM连续地相 连，并经由互连构件167与支架构件166连续地相连。假设互连构件130将支架构件146与 太阳轮构件巧4连续地相连，则第二电动机/发电机16也连续地连接至支架构件146。另 外，太阳轮构件巧4经由第二电动机/发电机16连续地连接，即，固定，至支架构件166。第一转矩传递装置134选择性地可接合以使齿圈构件152与静止构件132，例如变 速器壳体，相接。第二转矩传递装置135选择性地可接合以使齿圈构件152与齿圈构件162 相连。第三转矩传递装置136选择性地可接合以使齿圈构件162与静止构件132相接。转 矩传递装置134、135和136可用与图1的对应转矩传递装置34、35和36相似的方式接合， 以建立第一、第二和第三电动变速模式。因而，行星齿轮组150的两个构件与行星齿轮组160的两个构件连续地相连，以使 得第二和第三行星齿轮组150和160建立四节点杠杆。因而，行星齿轮组140、150和160 之间的连接和相互作用由图1中所示的杠杆图反映。齿圈构件142、支架构件146和太阳 轮构件144分别对应于图1的节点A、B和C。齿圈构件152、与太阳轮构件164固定连接的 支架构件156、齿圈构件162和与支架构件166固定连接的太阳轮构件IM分别对应于图1 的节点D、E、F和G。图4表示具有EVT 118A的动力系110A。动力系IlOA是图1中所示的动力系10 的具体实施例。EVT 118A由示意性的符号图表示，该符号图示出了与图1的杠杆图对应且 由图1的杠杆图反映的具体行星齿轮组连接。虽然示出了具体的动力系110A，但应该理解 特定实施例在本质上仅仅是示例性的，在图1的杠杆图范围内的其他动力系布置也是可预 期的。EVT 118A利用了两个差速齿轮组，优选地为第一行星齿轮组140和第二行星齿轮 组170。第二行星齿轮组170是使用阶梯状小齿轮的复合双行星齿轮组，其将一个完整的 行星齿轮组和一个部分的行星齿轮组结合成一体。与结合图3描述的第一行星齿轮组140 相同，第一行星齿轮组140使用齿圈构件142，齿圈构件142围绕太阳轮构件144。支架构 件146可旋转地支撑多个小齿轮，所述多个小齿轮啮合地接合齿圈构件142和太阳轮构件 144。第一电动机/发电机14连续地连接至太阳轮构件144。发动机12连续地连接至齿圈 构件142。第二行星齿轮组170使用围绕太阳轮构件174的齿圈构件172和单个支架构件 176，单个支架构件176可旋转地支撑一组阶梯状小齿轮，该组阶梯状小齿轮具有不同直径 的相反端。该组阶梯状小齿轮在图4中被示意性地表示为支架构件176的一部分。阶梯状 小齿轮组在一个直径处啮合地接合齿圈构件172和太阳轮构件174，在不同的直径处啮合 地接合太阳轮构件175。输出构件38与支架构件176连续地相连。互连构件130将支架构 件146与太阳轮构件175连续地相连。第二电动机/发电机16与太阳轮构件175连续地 相连，从而也连续地连接至支架构件146。因而，行星齿轮组170建立了四节点杠杆，并且行 星齿轮组140和170之间的连接和相互作用由图1中所示的杠杆图反映。齿圈构件142、 支架构件146和太阳轮构件144分别对应于图1的节点A、B和C。齿圈构件172、支架构件176、太阳轮构件174和太阳轮构件175分别对应于图1的节点D、E、F和G。第一转矩传递装置134选择性地可接合以使齿圈构件172与静止构件132，例如变 速器壳体，相接。第二转矩传递装置135选择性地可接合以使齿圈构件172与太阳轮构件 174相连。第三转矩传递装置136选择性地可接合以使太阳轮构件174与静止构件132相 接。转矩传递装置134、135和136可分别用与图1的对应转矩传递装置34、35和36相似 的方式接合，以建立第一、第二和第三电动变速模式。图5表示具有EVT 118B的动力系110B，除了用第二行星齿轮组180代替行星齿轮 组170之外，动力系IlOB与图4中所示的动力系IlOA在各个方面都相同，其中所有相同的 元件都由相应的附图标记表示。与EVT 118A相似，EVT 118B由示意性的符号图表示，该符 号图示出了与图1的杠杆图对应且由图1的杠杆图反映的具体行星齿轮组连接。行星齿轮 组180使用围绕太阳轮构件185的齿圈构件182以及单个支架构件186，支架构件186可旋 转地支撑一组阶梯状小齿轮，该组阶梯状小齿轮具有不同直径的相反端。该组阶梯状小齿 轮在图5中被示意性地表示为支架构件186的一部分。阶梯状小齿轮组在一个直径处啮合 地接合齿圈构件182和太阳轮构件185，在不同的直径处啮合地接合太阳轮构件184。输出 构件38与支架构件186连续地相连。互连构件130将支架构件146与太阳轮构件185连续地相连。第二电动机/发电 机16与太阳轮构件185连续地相连，从而也连续地连接至支架构件146。第一转矩传递装 置134选择性地可接合以使齿圈构件182与静止构件132相接。第二转矩传递装置135选 择性地可接合以使齿圈构件182与太阳轮构件184相连。第三转矩传递装置136选择性地 可接合以使太阳轮构件184与静止构件132相接。EVT 118B构造成提供比EVT 118A的传动比间隔得更宽的传动比，这可能更适合 于不同的车辆应用，但在别的方面相似地由图1中所示的杠杆图反映。同样地，齿圈构件 142、支架构件146和太阳轮构件144分别对应于图1的节点A、B和C。因此，齿圈构件182、 支架构件186、太阳轮构件184和太阳轮构件185分别对应于图1的节点D、E、F和G。如本 领域技术人员将容易理解的，实施例EVT 118-118B均适合于前轮驱动车辆结构，因为输出 构件38所处的位置非常适合于前轮驱动车辆应用所共有的横向布置。虽然未结合传动系IlOA或IlOB具体示出，但本领域技术人员应该理解动力系 IlOA和IlOB均可以构造成包括选择性地可接合的第四转矩传递装置，如结合图2的动力 系IOA描述的牙嵌式离合器37。在这种情况下，EVT 118A或118B将具有将发动机12接到 静止构件132的能力以便利于向前或向后的纯电动的车辆推进。如上面结合EVT 18A描述 的，第四转矩传递装置37优选地用作防止发动机12旋转的制动器。图1的使用动力系10的车辆可以在减速传动模式中从静止状态起动，然后转换成 在直接传动模式中被推进，再然后转换成在更有效的超速传动模式中被推进以维持较高的 车速。如果车辆没有配备第四转矩传递装置37，则“发动机关闭”操作在所有排档状态中 都是可能的，但性能将大约限制在仅用电动机/发电机16所能实现的，因为来自电动机/ 发电机14的任何有效的转矩输入将使发动机转动而不是驱动车辆。如果车辆配备有第四 转矩传递装置37，则尽管在较高速度的总功率上受限，但“发动机关闭”操作能提供的初始 起动转矩近似等于发动机12满功率时可达到的起动转矩。
尽管已经详细描述了本发明的最佳实施方式，但与本发明相关领域的技术人员将 认识到用于实施所附权利要求范围内的发明的各种替换设计和实施例。
权利要求
1.一种可与用于起动和推进车辆的多个动力源相连的混合动力机电变速器，包括 输出构件；静止构件；具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组；和具有第四、第五、第六和第七节点的复合行星齿轮布置；所述动力源包括第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；以及发动机；其中所述发动机、所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机均与所述第一行星 齿轮组操作地相连，所述输出构件和所述第二电动机/发电机均与所述复合行星齿轮布置 操作地相连，以使得所述变速器提供用于起动所述车辆的减速传动模式，和用于以较高速 度推进所述车辆的直接传动模式和超速传动模式。
2.如权利要求1所述的变速器，其中所述复合行星齿轮布置包括第二和第三行星齿轮组；所述第一节点是所述第一行星齿轮组的齿圈构件，所述第二节点是所述第一行星齿轮 组的支架构件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的太阳轮构件；和所述第四节点是所述第二行星齿轮组的齿圈构件，所述第五节点是与所述第三行星齿 轮组的太阳轮构件固定连接的所述第二行星齿轮组的支架构件，所述第六节点是所述第三 行星齿轮组的齿圈构件，所述第七节点是与所述第三行星齿轮组的支架构件固定连接的所 述第二行星齿轮组的太阳轮构件。
3.如权利要求1所述的变速器，其中 所述发动机操作地连接至所述第一节点；所述第一电动机/发电机操作地连接至所述第三节点； 所述第二电动机/发电机操作地连接至所述第二节点和所述第七节点；和 所述输出构件操作地连接至所述第六节点。
4.如权利要求3所述的变速器，还包括第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和第三转矩传递装置； 其中所述第一转矩传递装置是可接合的以将所述第四节点接到所述静止构件； 所述第二转矩传递装置是可接合的以将所述第四、所述第五、所述第六和所述第七节 点中的任一个锁定到所述第四、所述第五、所述第六和所述第七节点中的任意另一个； 所述第三转矩传递装置是可接合的以将所述第六节点接到所述静止构件。
5.如权利要求4所述的变速器，其中接合所述第一转矩传递装置并使所述第二和所 述第三转矩传递装置脱离以提供所述减速传动模式。
6.如权利要求4所述的变速器，其中接合所述第二转矩传递装置并使所述第一和所 述第三转矩传递装置脱离以提供所述直接传动模式。
7.如权利要求4所述的变速器，其中接合所述第三转矩传递装置并使所述第一和所述第二转矩传递装置脱离以提供所述超速传动模式。
8.如权利要求4所述的变速器，其中所述第一转矩传递装置、所述第二转矩传递装置 和所述第三转矩传递装置中的任一个都是能沿两个方向传递转矩的选择性地接合的离合 器和选择性地接合的制动器之一。
9.如权利要求4所述的变速器，还包括第四转矩传递装置，其中所述第四转矩传递装 置是可接合的以将所述发动机接到所述静止构件，以使得所述变速器在没有所述发动机的 帮助的情况下经由所述第一和所述第二电动机/发电机中的至少一个提供所述减速传动、 所述直接传动和所述超速传动模式。
10.一种用于起动和推进车辆的混合动力系，包括 发动机；第一电动机/发电机和第二电动机/发电机； 电动可变变速器，其具有 输出构件； 静止构件；和具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组，和具有第四、第五、第六和第七节点的 复合行星齿轮布置；和第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和第三转矩传递装置，其中所述第一转矩传递 装置是可接合的以将所述第四节点接到所述静止构件，所述第二转矩传递装置是可接合的 以将所述第四、所述第五、所述第六和所述第七节点中的任一个锁定到所述第四、所述第 五、所述第六和所述第七节点中的任意另一个，所述第三转矩传递装置是可接合的以将所 述第六节点接到所述静止构件； 其中所述发动机操作地连接至所述第一节点，所述第一电动机/发电机操作地连接至所 述第三节点，所述第二电动机/发电机操作地连接至所述第二和所述第七节点，所述输出 构件操作地连接至所述第五节点，以使得所述动力系包括用于起动所述车辆的减速传动模 式、用于以较高速度推进所述车辆的直接传动模式和超速传动模式。
全文摘要
本发明涉及带两个电动机/发电机的三模式混合动力系。一种可与用于起动和推进车辆的多个动力源相连的混合动力机电变速器，其包括输出构件和静止构件。变速器还包括具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组和具有第四、第五、第六和第七节点的复合行星齿轮布置。发动机、第一电动机/发电机和第二电动机/发电机均与第一行星齿轮组操作地相连，输出构件和第二电动机/发电机均与复合行星齿轮布置操作地相连。如此构造，变速器提供了用于起动车辆的减速传动排档，以及用于以较高速度推进车辆的直接传动排档和超速传动排档。
文档编号F16H61/00GK102079242SQ201010565450
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者W. 菲利普斯 A. 申请人:通用汽车环球科技运作公司